概要

測試和測量系統的主要任務之一是記錄盡可能多的測量值。在這種情況下，基于FPGA的解決方案的優勢就體現出來了，如固有的并行性、極高的帶寬、靈活性、支持多種接口和集成CPU。如果同時使用FPGA模塊作為基礎，那么額外的硬件設計通常會簡化為開發一個復雜度低、組件數量少的簡單基板。這種方法大大降低了項目風險、開發時間和成本。

解決方案

所有這些都促使客戶委托Enclustra開發數據記錄器，以升級現有的測量系統。為了確保盡可能縮短開發時間，瑞蘇盈科的FPGA專家在開發固件和軟件的同時，開始開發基于AMD Zynq UltraScale+的Enclustra Mercury+ XU8 SOM的基板。作為集成在FPGA中的四處理器系統的操作系統，Linux負責讀寫固態硬盤上的數據。Ext4用作日志數據的文件系統。由于Mercury+ XU8免費提供了Linux板卡支持包 (BSP)，因此很快就決定使用這項技術。

水星Mercury+ XU8亮點

基于AMD Zynq Ultrascale+ MPSoC XCZU4CG/5EV/7EV

PS端（DDR4 ECC SDRAM）和PL端（DDR4 SDRAM）2個獨立的內存通道

最高28.8 GByte/sec內存帶寬

提供PCIe Gen3x16，PCIe Gen2x4，2xUSB 3.0，2xGigabit Ethernet

多個型號可供選擇，提供工業級型號

采用3個168-pin Hirose FX10連接器，引出236個用戶I/O

提供Linux BSP和工具鏈

功能強大、身材小巧的FPGA核心板

水星Mercury+ XU8

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另外兩項關鍵技術和程序也有助于最大限度地減少開發時間和精力。Enclustra總是盡可能使用IP核來開發固件，因為最終不一定要重新開發，而是要盡可能高效地解決問題。測量數據的臨時存儲，即在寫入固態硬盤之前，是通過流緩沖控制器IP核的虛擬FIFO來實現的。該IP核可同時管理多達16個獨立數據流，并支持高達4 GByte的內存大小，足以滿足幾乎所有要求。

流緩沖控制器IP核

基于ASP.NET Core的C#軟件可在創紀錄的時間內將數據記錄器集成到現有的網絡基礎設施中。通過使用Web API，數據記錄器可由上游系統通過網絡進行控制。基于ASP.NET MVC和Razor Pages的本地精簡網絡圖形用戶界面對啟動過程非常有幫助。

在很短的時間內，一個帶有兩個熱插拔外殼的SATA SSD硬盤的系統就實現了。該系統能以每秒800 MBytes的速度持續記錄和訪問測量數據。FPGA技術的靈活性還使系統在設計時考慮到，M.2外殼中的SATA磁盤日后可以更換為速度更快的NVMe磁盤。